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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果基于遗传算法的机器人作业单元布局优化摘 要:针对机器人作业单元内设备的布局问题,提出了一种基于遗传算法的优化布局方法.引入了工程师的经验和知识描述布局过程中的作业单元空间及机器人运动学约束,减小了优化空间,提高了算法的收敛速度.基于压铸作业的实例研究结果表明了该方法的有效性.该方法已与商业化的机器人编程与仿真软件相结合,表现出了较高的实用价值.关键词:机器人;机器人作业单元;布局优化;遗传算法;约束Abstract:Thispaperpro
2、posedarobotworkcelllayoutoptimizationmethodbasedongeneticmethodappliesengineer’sexperienceandknowledgeinroboticmanufacturingsystemtothedescrip-tionofgeometricandkinematicrestrictions,thusreducessearchspace,improvesthecomputationaleffi-ciencyandmakesthelayoutmeettheindustrialrequirementsbe
3、tter.Themethodhasbeenembeddedincommercialrobotprogrammingandsimulatingsoftware,andusedsuccessfullyinlayoutdesign.Adie-castapplicationcasevalidatestheeffectivenessofthemethod.课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必
4、须有创新性的成果Keywords:robotic;robotworkcell;layoutoptimization;geneticalgorithm;constraint 布局优化问题[1]是指给定一个布局空间和若干待布局物体,将待布局物体合理地摆放在空间中,并满足必代写论文要的约束,达到某种最优指标.机器人作业单元布局问题的复杂性在于:①在求解算法上,具有NP-完全问题的性质[2];②布局方案需满足机器人运动学的要求;③一些周边设备与机器人间的位置和朝向受生产环境的约束;④布局方案的评价没有统一的指标[3,4].本文利用设备间的约束条件和工程师经验,提出了一种基于遗传
5、算法的布局优化方法,实现了机器人作业单元在三维空间内的优化布局.本方法减小了优化空间,提高了算法的速度,并与国际上广泛采用的商业化机器人编程与仿真软件相结合,可以为工业应用设计布局方案.本文通过以压铸任务为对象的实例研究,表明了方法和软件的有效性.课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果1 建模方法及指标和约束 建模方法建模[5]是优化算法的基础.本算法建模的对象包括机
6、器人工作空间[6]、各种设备的三维几何特征以及机器人在各种设备中操作时末端运动的路径.机器人的工作空间是复杂的三维空间,往往难以描述.本文针对工业机器人加以简化,认为工作空间是2个同球心、不同半径半球差集的一部分.其中,球心定于机器人底座的中心.2个半球的半径根据机器人型号标定.机器人工作空间如图1所示.(a)单机器人(b)个机器人图1 简化的机器人工作空间 Simplifiedrobotoperationalspace 待布局物体也就是机器人周边设备,其几何特征用长方体外包来描述,朝向用向量表示,如图2所示.周边设备的操作路径是复杂三维的空间曲线,可以用折线来描述.图
7、2 工作台和压铸机的建模 Modelingofstationsanddie-castmachine 周边设备与机器人的相对位置和姿态关系用它们在机器人底座平面的投影来描述,如图3所示.世界坐标系根据机器人确定,采用极坐标(极径ρ,极角θ).机器人处于初始姿态时,底座的中心位于坐标系的原点,底座前端朝向极轴正方向.周边设备的位置用该设备中心的极坐标值表示,姿态用角度φ表示,φ是从坐标系原点过设备中心点的射线与设备朝向的夹角,逆时针为正.图3 周边设备的位置和姿态 Expressionofpositionandposeofper
